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El aluminio (también conocido como aluminio) es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre. Y es algo bueno también, porque usamos mucho. Alrededor de 41 millones de toneladas se funden cada año y se emplean en una amplia gama de aplicaciones. Desde carrocerías de automóviles hasta latas de cerveza, y desde cables eléctricos hasta pieles de aviones, el aluminio es una parte muy importante de nuestra vida cotidiana.
Propiedades
- Símbolo atómico: Al
- Número atómico: 13
- Elemento Categoría: Metal de post-transición
- Densidad: 2. 70 g / cm 3
- Punto de fusión: 1220. 58 ° F (660. 32 ° C) < Punto de ebullición: 4566 ° F (2519 ° C)
- Dureza de Moh: 2. 75
- Características
El aluminio es un metal liviano, altamente conductivo, reflectante y no tóxico que se puede mecanizar fácilmente. La durabilidad del metal y sus numerosas propiedades ventajosas lo convierten en un material ideal para muchas aplicaciones industriales.
Los antiguos egipcios utilizaban compuestos de aluminio como tintes, cosméticos y medicamentos, pero no fue sino hasta 5000 años después que los humanos descubrieron cómo fundir aluminio metálico puro. No sorprende que el desarrollo de métodos para producir aluminio metal coincidiera con el advenimiento de la electricidad en el siglo XIX, ya que la fundición de aluminio requiere cantidades significativas de electricidad.
Hasta ese momento, el aluminio había sido más raro y más caro que el oro. Sin embargo, dos años después del descubrimiento de Hall, se estaban estableciendo empresas de aluminio en Europa y América.
Durante el siglo XX, la demanda de aluminio creció sustancialmente, particularmente en las industrias de transporte y empaque.
Aunque las técnicas de producción no han cambiado sustancialmente, se han vuelto notablemente más eficientes. En los últimos 100 años, la cantidad de energía consumida para producir una unidad de aluminio ha disminuido un 70%.
Producción
La producción de aluminio a partir del mineral depende del óxido de aluminio (Al2O3), que se extrae del mineral de bauxita. La bauxita normalmente contiene 30-60% de óxido de aluminio (comúnmente conocida como alúmina) y se encuentra regularmente cerca de la superficie de la tierra. Este proceso puede separarse en dos partes; (1) la extracción de alúmina de la bauxita, y (2), la fundición del metal de aluminio de la alúmina.
Separación de alúmina normalmente hecha usando lo que se conoce como el Proceso de Bayer. Esto implica triturar la bauxita en un polvo, mezclarla con agua para hacer una lechada, calentar y agregar soda cáustica (NaOH). La soda cáustica disuelve la alúmina, lo que le permite pasar a través de los filtros, dejando impurezas detrás.
La solución de aluminato se drena en tanques de precipitador donde se agregan partículas de hidróxido de aluminio como "semilla". La agitación y el enfriamiento dan como resultado que el hidróxido de aluminio precipite sobre el material de siembra, que luego se calienta y seca para producir alúmina.
Las células electrolíticas se utilizan para fundir el aluminio de la alúmina en el proceso descubierto por Charles Martin Hall.
La alúmina alimentada a las células se disuelve en un baño fluorado de criolita fundida a 1742 ° F (950 ° C).
Se envía una corriente continua de 10, 000-300, 000A desde los ánodos de carbón en la celda a través de la mezcla a una cubierta de cátodo. Esta corriente eléctrica descompone la alúmina en aluminio y oxígeno. El oxígeno reacciona con el carbono para producir dióxido de carbono, mientras que el aluminio se ve atraído por el revestimiento celular del cátodo de carbono.
El aluminio puede luego ser recogido y llevado a hornos donde se puede agregar material de aluminio reciclable. Alrededor de un tercio de todo el aluminio producido en la actualidad proviene de material reciclado. Según el Servicio Geológico de los Estados Unidos, los países productores de aluminio más grandes en 2010 fueron China, Rusia y Canadá.
Aplicaciones
Las aplicaciones de aluminio son demasiado numerosas para enumerarlas, y debido a las propiedades especiales del metal, los investigadores encuentran nuevas aplicaciones regularmente.
En términos generales, el aluminio y sus muchas aleaciones se utilizan en tres industrias principales; transporte, embalaje y construcción.
El aluminio, en una variedad de formas y aleaciones, es crítico para los componentes estructurales (marcos y cuerpos) de aviones, automóviles, trenes y barcos. Hasta un 70% de algunas aeronaves comerciales consisten en aleaciones de aluminio (medidas en peso). Ya sea que la pieza requiera tensión o resistencia a la corrosión, o tolerancia a altas temperaturas, el tipo de aleación utilizada depende de los requisitos de cada componente.
Alrededor del 20% de todo el aluminio producido se utiliza en materiales de embalaje. El papel de aluminio es un material de embalaje adecuado para alimentos debido a que no es tóxico, mientras que también es un sellador adecuado para productos químicos debido a su baja reactividad y es impermeable a la luz, el agua y el oxígeno. Solo en los Estados Unidos, se envían aproximadamente 100 mil millones de latas de aluminio cada año. Más de la mitad de estos son eventualmente reciclados.
Debido a su durabilidad y resistencia a la corrosión, aproximadamente el 15% del aluminio producido cada año se usa en aplicaciones de construcción. Esto incluye ventanas y marcos de puertas, techos, revestimientos y marcos estructurales, así como canales, contraventanas y puertas de garaje.
La conductividad eléctrica del aluminio también permite su uso en líneas de conductores de larga distancia. Reforzadas con acero, las aleaciones de aluminio son más rentables que el cobre y reducen la flacidez debido a su poco peso.
Otras aplicaciones para aluminio incluyen conchas y disipadores de calor para electrónica de consumo, postes de alumbrado público, estructuras superiores de plataformas petroleras, ventanas con revestimiento de aluminio, utensilios de cocina, bates de béisbol y dispositivos de seguridad reflectantes.
Fuentes:
Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944.
Metales al servicio del hombre . 11ª Edición (1998). USGS. Resúmenes de productos minerales: aluminio (2011). // minerales. usgs. gov / minerals / pubs / commodity / aluminum /
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